The R2 mobile element of Rhynchosciara americana: Molecular, cytological and dynamic aspects

Ribosomal RNA genes are encoded by large units clustered (18S, 5S, and 28S) in the nucleolar organizer region in several organisms. Sometimes additional insertions are present in the coding region for the 28S rDNA. These insertions are specific non-long terminal repeat retrotransposons that have very restricted integration targets within the genome. The retrotransposon present in the genome of Rhynchosciara americana, RaR2, was isolated by the screening of a genomic library. Sequence analysis showed the presence of conserved regions, such as a reverse transcriptase domain and a zinc finger motif in the amino terminal region. The insertion site was highly conserved in R. americana and a phylogenetic analysis showed that this element belongs to the R2 clade. The chromosomal localization confirmed that the RaR2 mobile element was inserted into a specific site in the rDNA gene. The expression level of RaR2 in salivary glands during larval development was determined by quantitative RT-PCR, and the increase of relative expression in the 3P of the fourth instar larval could be related to intense gene activity characteristic of this stage. 5`-Truncated elements were identified in different DNA samples. Additionally, in three other Rhynchosciara species, the R2 element was present as a full-length element.

Development of a molecular test to determine the vitality status of Norway spruce (Picea abies) seedlings during frozen storage

In boreal forest regions, a great portion of forest tree seedlings are stored indoors in late autumn to prevent seedlings from outdoor winter damage. For seedlings to be able to survive in storage it is crucial that they store well and can cope with the dark and cold storage environment. The aim of this study was to search for genes that can determine the vitality status of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst.) seedlings during frozen storage. Furthermore, the sensitivity of the ColdNSure (TM) test, a gene activity test that predicts storability was assessed. The storability of seedlings was tested biweekly by evaluating damage with the gene activity test and the electrolyte leakage test after freezing seedlings to -25 A degrees C (the SELdiff-25 method). In parallel, seedlings were frozen stored at -3 A degrees C. According to both methods, seedlings were considered storable from week 41. This also corresponded to the post storage results determined at the end of the storage period. In order to identify vitality indicators, Next Generation Sequencing (NGS) was performed on bud samples collected during storage. Comparing physiological post storage data to gene analysis data revealed numerous vitality related genes. To validate the results, a second trial was performed. In this trial, gene activity was better in predicting seedling storability than the conventional freezing test; this indicates a high sensitivity level of this molecular assay. For multiple indicators a clear switch between damaged and vital seedlings was observed. A collection of indicators will be used in the future development of a commercial vitality test.

Cytogenetic analysis of B chromosomes in one population of the fish Moenkhausia sanctaefilomenae (Steindachner, 1907) (Teleostei, Characiformes)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

SMase II, a new sphingomyelinase D from Loxosceles laeta venom gland: Molecular cloning, expression, function and structural analysis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Transcriptional activation of MMP-13 by periodontal pathogenic LPS requires p38 MAP kinase

Matrix metal loprotease-13 (MMP-13) is induced by pro-inflammatory cytokines and increased expression is associated with a number of pathological conditions such as tumor metastasis, osteoarthritis, rheumatoid arthritis and periodontal diseases. MMP-13 gene regulation and the signal transduction pathways activated in response to bacterial LPS are largely unknown. In these studies, the role of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways in the regulation of MMP-13 induced by lipopolysaccharide was investigated. Lipopolysaccharide from Escherichia coli and Actinobacillus actinomycetemcomitans significantly (P < 0.05) increased MMP-13 steady-state mRNA (average of 27% and 46% increase, respectively) in murine periodontal ligament fibroblasts. MMP-13 mRNA induction was significantly reduced by inhibition of p38 MAP kinase. Immunoblot analysis indicated that p38 signaling was required for LPS-induced MMP-13 expression. Lipopolysaccharide induced proximal promoter reporter (-660/+32 mMMP-13) gene activity required p38 signaling. Collectively, these results indicate that lipopolysaccharide-induced murine MMP-13 is regulated by p38 signaling through a transcriptional mechanism.

Human telomere disease due to disruption of the CCAAT box of the TERC promoter

Mutations in the coding region of telomerase complex genes can result in accelerated telomere attrition and human disease. Manifestations of telomere disease include the bone marrow failure syndromes dyskeratosis congenita and aplastic anemia, acute myeloid leukemia, liver cirrhosis, and pulmonary fibrosis. Here, we describe a mutation in the CCAAT box (GCAAT) of the TERC gene promoter in a family in which multiple members had typical features of telomeropathy. The genetic alteration in this critical regulatory sequence resulted in reduced reporter gene activity and absent binding of transcription factor NF-Y, likely responsible for reduced TERC levels, decreased telomerase activity, and short telomeres. This is the first description of a pathogenic mutation in the highly con-served CCAAT box and the first instance of a mutation in the promoter region of TERC producing a telomeropathy. We propose that current mutation-screening strategies should include gene promoter regions for the diagnosis of telomere diseases. This clinical trial was registered at www.clinicaltrials.gov as #NCT00071045. (Blood. 2012;119(13):3060-3063)

Regelmechanismen und Determinanten der Transkription in Polytänchromosomen von Chironomus und Drosophila

Die kumulative Habil.‐Schrift gründet sich auf 6 Originalpublikationen, die beschreiben: [Sass, H. (1982), Cell 28: 269‐278]. RNA polymerase B in polytene chromosomes: Immunofluorescent and autoradiographic analysis during stimulated and repressed RNA synthesis. Elektronenmikroskopie charakterisierte das C. tentans Balbianiring BR2‐Gen von Speicheldrüsenchromosomen als hoch aktives 5‐6 μm langes single‐copy Gen, das 33/μm RNAPolymerasen B (Pol II) transkribieren (Diss., Sass, H., 1978, Univ. Tübingen). Diese Immunfluoreszenzstudie ortet Pol II in allen Interbanden von Region IV‐3B10‐3B5 des nichtinduzierten BR2. Prominente Fluoreszenz im BR2‐Genort 3B9/10 zeigt, das BR2‐Gen ist präaktiv, wie erwartet. 3H‐Autoradiogramme beweisen, in allen fluoreszierenden BR2, BR1, BR3, Puffs, aufgelockerten Banden, Interbanden und Loci ohne Puffing, synthetisiert Pol II RNA. Die genomweite ständige Pol II‐Präsenz zeigt, dass, wie beim nichtinduzierten BR2‐Gen, bereits schon gebundene Pol II wohl auch andere Gene präaktiviert. So erfolgt die Regulation der Transkription mehr über die transkriptionelle Elongation. Auch durch α‐Amanitin, oder Actinomycin D, oder Hitzeschock in vivo kollabierte BR2, BR1, BR3 besitzen Pol II. [Sass, H. (1984), Chromosoma 90: 20‐25]. Gene identification in polytene chromosomes: some Balbiani ring 2 gene sequences are located in an interband‐like region of Chironomus tentans. Immunfluoreszenz und 3H‐Autoradiographie zeigen, dass Injektionen von DRB in Larven die Balbianiringe (BR) sowie andere Puffs und deren Pol II‐Konzentration dramatisch reduzieren. Trotzdem zeigen 3H‐Uridin markierte Speicheldrüsenchromosomen, dass RNA‐Synthese doch in nichtinduzierten BR2, BR1, BR3 erfolgt, aber nur auf reduziertem Level. Das widerspricht der von Egyházi E. (1975, PNAS 73:947‐950) propagierten „Inhibition of Balbiani ring RNA synthesis at the initiation level“ durch DRB. Vielmehr sieht es so aus, DRB wirkt bei der transkriptionellen Elongation inhibierend. Durch in situ‐Hybridisierung von Sequenzen klonierter BR2‐DNA wurde in Speicheldrüsenchromosom IV das BR2‐Gen in Region 3B9/10 direkt identifiziert. [Sass, H. and Pederson, T. (1984), J. Mol. Biol. 180: 911‐926]. Transcription‐dependent localization of U1 and U2 small nuclear ribonucleoproteins at major sites of gene activity in polytene chromosomes. Immunolokalisation von Sm‐, U1‐ und U2snRNP‐spezifischen Antigenen in Speicheldrüsenchromosomen von C. tentans hat zur Entdeckung der beim Spleißen von prä‐mRNA beteiligten U1/U2snRNPs in Balbianiringen BR2, BR1, BR3 sowie anderen Puffs und aufgelockerten Banden geführt. Die überraschenden BR‐Daten zeigen erstmals: (i) Der Spleiß‐Apparat ist in Genloci mit intensiver RNA‐Synthese schon vorhanden. (ii) Immunfluoreszenz reflektiert den Exon‐Intron‐Bau dieser BR‐Gene. (iii) Transkription und spleißosomales Ausschneiden von Introns sind koordiniert. [Sass, H. (1989), Nucleic Acids Research 17: 10508]. Hsp82‐neo transposition vectors to study insertional mutagenesis in Drosophila melanogaster and tissue culture cells; [Sass, H. (1990), Gene 89: 179‐186]. P‐transposable vectors expressing a constitutive and thermoinducible hsp82‐neo fusion gene for Drosophila germline transformation and tissue‐culture transfection. Beschrieben sind Design, Konstruktion und Expression der Genfusion hsp82‐neo als ein in vivo selektierbares Reporter‐/Markergen, die Transposons P{hsp82‐neo/Adh} sowie P{hsp82‐neo} und Transformations‐Vektoren pHS22, pHS24, pHS85, pHS103 und pHS104. Sie stellen das von der Fliege gebildete Enzym bakteriellen Ursprungs, Neomycin‐Phosphotransferase II, für die G418‐Selektion bereit, um die Position, Struktur, Expression und Funktion von Genen mittels hsp82‐neo‐Mutagenese zu erforschen. [Sass, H. and Meselson, M. (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 6795‐6799]. Dosage compensation of the Drosophila pseudoobscura Hsp82 gene and the D. melanogaster Adh gene at ectopic sites in D. melanogaster. Quantitative Unterschiede in der Dosiskompensation des X‐chromosomalen hsp82‐Gens von D. pseudoobscura und autosomalen Adh‐Gens von D. melanogaster wurden als Erhöhung der RNAMenge in D. melanogaster gemessen. Beide Transgene sind dosiskompensiert, sprang P{hsp82‐ neo/Adh} in euchromatische Regionen des D. melanogaster X‐Chromosoms. Beide Transgene sind nicht dosiskompensiert, insertierte P{hsp82‐neo/Adh} ins β‐Heterochromatin in Region 20 an der Basis des X. Keine der zehn autosomalen Insertionen ist dosiskompensiert. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass X‐chromosomale regulatorische Sequenzen, die für die Verstärkung der Genaktivität um Faktor 2 in Männchen verantwortlich sind, gehäuft im X vorkommen, jedoch im β‐ Heterochromatin und den Autosomen fehlen. Das Kompensationsverhalten der transponierten Gene wird durch das neue chromosomale Milieu des Insertionsortes bestimmt.

Genexpressionsanalyse der fötalen Wachstumsfuge des Rindes

Erkrankungen des Skelettapparats wie beispielsweise die Osteoporose oder Arthrose gehören neben den Herz-Kreislauferkrankungen und Tumoren zu den Häufigsten Erkrankungen des Menschen. Ein besseres Verständnis der Bildung und des Erhalts von Knochen- oder Knorpelgewebe ist deshalb von besonderer Bedeutung. Viele bisherige Ansätze zur Identifizierung hierfür relevanter Gene, deren Produkte und Interaktionen beruhen auf der Untersuchung pathologischer Situationen. Daher ist die Funktion vieler Gene nur im Zusammenhang mit Krankheiten beschrieben. Untersuchungen, die die Genaktivität bei der Normalentwicklung von knochen- und knorpelbildenden Geweben zum Ziel haben, sind dagegen weit weniger oft durchgeführt worden. rnEines der entwicklungsphysiologisch interessantesten Gewebe ist die Epiphysenfuge der Röhrenknochen. In dieser sogenannten Wachstumsfuge ist insbesondere beim fötalen Gewebe eine sehr hohe Aktivität derjenigen Gene zu erwarten, die an der Knochen- und Knorpelbildung beteiligt sind. In der vorliegenden Arbeit wurde daher aus der Epiphysenfuge von Kälberknochen RNA isoliert und eine cDNA-Bibliothek konstruiert. Von dieser wurden ca. 4000 Klone im Rahmen eines klassischen EST-Projekts sequenziert. Durch die Analyse konnte ein ungefähr 900 Gene umfassendes Expressionsprofil erstellt werden und viele Transkripte für Komponenten der regulatorischen und strukturbildenden Bestandteile der Knochen- und Knorpelentwicklung identifiziert werden. Neben den typischen Genen für Komponenten der Knochenentwicklung sind auch deutlich Bestandteile für embryonale Entwicklungsprozesse vertreten. Zu ersten gehören in erster Linie die Kollagene, allen voran Kollagen II alpha 1, das mit Abstand höchst exprimierte Gen in der fötalen Wachstumsfuge. Nach den ribosomalen Proteinen stellen die Kollagene mit ca. 10 % aller auswertbaren Sequenzen die zweitgrößte Gengruppe im erstellten Expressionsprofil dar. Proteoglykane und andere niedrig exprimierte regulatorische Elemente, wie Transkriptionsfaktoren, konnten im EST-Projekt aufgrund der geringen Abdeckung nur in sehr geringer Kopienzahl gefunden werden. Allerdings förderte die EST-Analyse mehrere interessante, bisher nicht bekannte Transkripte zutage, die detaillierter untersucht wurden. Dazu gehören Transkripte die, die dem LOC618319 zugeordnet werden konnten. Neben den bisher beschriebenen drei Exonbereichen konnte ein weiteres Exon im 3‘-UTR identifiziert werden. Im abgeleiteten Protein, das mindestens 121 AS lang ist, wurden ein Signalpeptid und eine Transmembrandomäne nachgewiesen. In Verbindung mit einer möglichen Glykosylierung ist das Genprodukt in die Gruppe der Proteoglykane einzuordnen. Leicht abweichend von den typischen Strukturen knochen- und knorpelspezifischer Proteoglykane ist eine mögliche Funktion dieses Genprodukts bei der Interaktion mit Integrinen und der Zell-Zellinteraktion, aber auch bei der Signaltransduktion denkbar. rnDie EST-Sequenzierungen von ca. 4000 cDNA-Klonen können aber in der Regel nur einen Bruchteil der möglichen Transkripte des untersuchten Gewebes abdecken. Mit den neuen Sequenziertechnologien des „Next Generation Sequencing“ bestehen völlig neue Möglichkeiten, komplette Transkriptome mit sehr hoher Abdeckung zu sequenzieren und zu analysieren. Zur Unterstützung der EST-Daten und zur deutlichen Verbreiterung der Datenbasis wurde das Transkriptom der bovinen fötalen Wachstumsfuge sowohl mit Hilfe der Roche-454/FLX- als auch der Illumina-Solexa-Technologie sequenziert. Bei der Auswertung der ca. 40000 454- und 75 Millionen Illumina-Sequenzen wurden Verfahren zur allgemeinen Handhabung, der Qualitätskontrolle, dem „Clustern“, der Annotation und quantitativen Auswertung von großen Mengen an Sequenzdaten etabliert. Beim Vergleich der Hochdurchsatz Blast-Analysen im klassischen „Read-Count“-Ansatz mit dem erstellten EST-Expressionsprofil konnten gute Überstimmungen gezeigt werden. Abweichungen zwischen den einzelnen Methoden konnten nicht in allen Fällen methodisch erklärt werden. In einigen Fällen sind Korrelationen zwischen Transkriptlänge und „Read“-Verteilung zu erkennen. Obwohl schon simple Methoden wie die Normierung auf RPKM („reads per kilo base transkript per million mappable reads“) eine Verbesserung der Interpretation ermöglichen, konnten messtechnisch durch die Art der Sequenzierung bedingte systematische Fehler nicht immer ausgeräumt werden. Besonders wichtig ist daher die geeignete Normalisierung der Daten beim Vergleich verschieden generierter Datensätze. rnDie hier diskutierten Ergebnisse aus den verschiedenen Analysen zeigen die neuen Sequenziertechnologien als gute Ergänzung und potentiellen Ersatz für etablierte Methoden zur Genexpressionsanalyse.rn

cis-Regulation des Drosophila-melanogaster-Gens optomotor-blind

Die zeitliche und räumliche Expression von Genen trägt zu einem entscheidenden Ausmaß zu der Entwicklung eines Organismus bei. Unter vielen Faktoren spielt dabei die transkriptionelle Regulation eine wichtige Rolle. Diese basiert auf Anwesenheit und Binden von regulatorischen Proteinen an cis-regulatorischen Sequenzen (CRMs) und deren Einfluss auf die Transkriptionsmaschinerie am Promotor. Veränderungen der CRMs können zu Veränderungen der Genexpression führen, und somit einen Beitrag zur morphologischen Evolution leisten. rnIn dieser Arbeit wurde die transkriptionelle Regulation des Drosophila melanogaster Gens optomotor-blind insbesondere in den pupalen Tergiten untersucht. In einem Enhancer-Reporter screen wurde eine regulatorische Region in Intron IV, die Reportergen-Expression in den pupalen Tergiten treibt, identifiziert. Große Teile dieser Region (ombTU10 und ombTU11) trieben Reportergen-Expression in einem omb-ähnlichen Muster. Eine weitere Region (ombTU12) trieb Expression in einem für Hh-Zielgene typischen Expressionsmuster. Für ombTU12 konnte eine Hh-Abhängigkeit nachgewiesen werden. Die für Hh-Zielgene typische Enhanceraktivität konnte in dem Subfragment ombTU12Amin lokalisiert werden, welches zwei konservierte Bindestellen des Effektors der Hh-Signaltransduktionskaskase, Cubitus interruptus (Ci), enthält. Eine deutliche Abhängigkeit der Expression dieses Fragments von den Ci-Bindestellen konnte bisher aber noch nicht nachgewiesen werden.rnDeletionen verschiedener Bereiche dieser Tergitenenhancer-Region aus dem endogenen Gen sollten Aufschluss über deren Notwendigkeit in der Regulation von omb geben. Die Deletion des Fragments ombTU10 (ΔombTU10-2) führte zu einer Variabilität in der Pigmentierung der Abdominalsegmente A5 und A6 der Weibchen. Eine Deletion von Teilen des hh-responsiven Fragments ombTU12 (ΔombTU12A) zeigte keinen abdominalen Phänotyp. Dies deutet auf eine redundante Wirkung der Fragmente untereinander, oder mit einem weiteren bisher nicht identifizierten Tergitenenhancer im omb-Locus hin.rnFragmente, die in den pupalen Tergiten Reportergen-Expression trieben, waren zum Teil auch in Imaginalscheiben von Larven aktiv. Desweiteren wurde gezeigt, dass Fragmente, die in Isolation Reportergen-Expression trieben, als Fusionskonstrukt mit benachbarten genomischen Sequenzen keine Expression zeigten und somit im genomischen Kontext inaktiv sein können. Demzufolge sind nicht nur Aktivator- sondern auch Repressorregionen für die korrekte Expression eines Gens von Bedeutung.rnDie Analyse von omb Enhancer-Trap Insertionen zeigte, dass von drei untersuchten Typen (PlacW, PGalW und PGawB) nur Insertionen vom letzteren in den pupalen Tergiten aktiv waren. Von vier PGawB Insertionen waren nur drei aktiv. Es ist denkbar, dass die Orientierung der inaktiven Insertion für die mangelnde Responsivität verantwortlich ist.rn

Immunohistochemical localization and quantitative assessment of GnRH-, FSH-, and LH-receptor mRNA Expression in canine skin: a powerful tool to study the pathogenesis of side effects after spaying

It has been proposed that gonadotropins and/or gonadotropin releasing hormone (GnRH) could be involved in the pathophysiology of the side effects after spaying in bitches, such as urinary incontinence and an increased production of a woolly undercoat. In order to provide tools to investigate the role of these hormones in dogs we developed immunohistochemical techniques and real-time RT-PCR to study whether GnRH-, LH-, and FSH-receptors exist in canine skin and urinary bladder. Tissue samples from the skin of the flank region and the ventral midline of the urinary bladder from euthanised dogs were examined. We were able to quantify mRNA expression of GnRH-, FSH-, and LH-receptors in canine skin and bladder biopsies with a high primer efficacy. Immunohistochemical studies showed that GnRH-, FSH-, and LH-receptors are expressed in vessel walls, the epidermis, the hair follicle and in sebaceous and sweat glands in canine skin and in transitional epithelium, and smooth muscle tissue in the urinary bladder. Our data provide the fundamentals to examine the distribution of FSH-, LH-, and GnRH-receptors in canine skin and urinary bladder and to assess gene activity at the transcriptional level by real-time RT-PCR.

The role of Lmx1b in the control of dorsoventral compartmentalization in the distal mesenchyme of the developing mouse limb

Lmx1b encodes a LIM-homeodomain transcription factor required for dorso-ventral (D-V) patterning in the mesenchyme of the vertebrate limb. In the absence of Lmx1b function, limbs exhibit a bi-ventral pattern indicating that Lmx1b is required for cells to adopt a dorsal cell fate. However, how Lmx1b specifies dorsal cell fates in the mesenchyme of the distal limb is unknown. Lmx1b is initially expressed throughout the dorsal and ventral limb bud mesenchyme, then becomes dorsally restricted around E10.5. At this stage, there is a sharp boundary between Lmx1b expressing and Lmx1b non-expressing cells. How the dorso-ventral Lmx1b expression boundary is formed and maintained is currently unknown. One mechanism that may contribute to establishing and/or maintaining the Lmx1b expression boundary is if the dorsal mesenchyme is a lineage-based compartment, where different groups of non-mingling cells are separated. Compartment formation has been proposed to rely on compartment-specific selector gene activity which functions to restrict cells to a compartment and specifies the identity of cells within that compartment. Based on the evidence that the dorsal limb identity relies on the expression of Lmx1b in the dorsal half of the limb mesenchyme, we hypothesized that Lmx1b might function as a dorsal limb bud mesenchyme selector gene to set up a dorsal compartment. To test this hypothesis, we developed an inducible CreERT2/ loxP based fate mapping approach that permanently marks Lmx1b wild-type and mutant cells and examined the distribution of their descendents in the developing limb. Our data is the first to show that dorso-ventral lineage compartments exist in the limb bud mesenchyme. Furthermore, Lmx1b is required for maintenance of the dorso-ventral compartment lineage boundary. The behavior of Lmx1b mutant cells that cross into the ventral mesenchyme, as well as previous chimera analysis in which mutant cells spread evenly in the ventral limb and form patches in the dorsal side, suggest that cell affinity differences prevent intermingling of dorsal and ventral cells. ^

The STAR protein QKI-6 is a translational repressor

The signal transduction and activation of RNA (STAR) family of RNA-binding proteins, whose members are evolutionarily conserved from yeast to humans, are important for a number of developmental decisions. For example, in the mouse, quaking proteins (QKI-5, QKI-6, and QKI-7) are essential for embryogenesis and myelination , whereas a closely related protein in Caenorhabditis elegans, germline defective-1 (GLD-1), is necessary for germ-line development. Recently, GLD-1 was found to be a translational repressor that acts through regulatory elements, called TGEs (for tra-2 and GLI elements), present in the 3′ untranslated region of the sex-determining gene tra-2. This gene promotes female development, and repression of tra-2 translation by TGEs is necessary for the male cell fates. The finding that GLD-1 inhibits tra-2 translation raises the possibility that other STAR family members act by a similar mechanism to control gene activity. Here we demonstrate, both in vitro and in vivo, that QKI-6 functions in the same manner as GLD-1 and can specifically bind to TGEs to repress translation of reporter constructs containing TGEs. In addition, expression of QKI-6 in C. elegans wild-type hermaphrodites or in hermaphrodites that are partially masculinized by a loss-of-function mutation in the sex-determining gene tra-3 results in masculinization of somatic tissues, consistent with QKI-6 repressing the activity of tra-2. These results strongly suggest that QKI-6 may control gene activity by operating through TGEs to regulate translation. In addition, our data support the hypothesis that other STAR family members may also be TGE-dependent translational regulators.

The small GTP-binding protein Rho links G protein-coupled receptors and Gα12 to the serum response element and to cellular transformation

Receptors coupled to heterotrimeric G proteins can effectively stimulate growth promoting pathways in a large variety of cell types, and if persistently activated, these receptors can also behave as dominant-acting oncoproteins. Consistently, activating mutations for G proteins of the Gαs and Gαi2 families were found in human tumors; and members of the Gαq and Gα12 families are fully transforming when expressed in murine fibroblasts. In an effort aimed to elucidate the molecular events involved in proliferative signaling through heterotrimeric G proteins we have focused recently on gene expression regulation. Using NIH 3T3 fibroblasts expressing m1 muscarinic acetylcholine receptors as a model system, we have observed that activation of this transforming G protein-coupled receptors induces the rapid expression of a variety of early responsive genes, including the c-fos protooncogene. One of the c-fos promoter elements, the serum response element (SRE), plays a central regulatory role, and activation of SRE-dependent transcription has been found to be regulated by several proteins, including the serum response factor and the ternary complex factor. With the aid of reporter plasmids for gene expression, we observed here that stimulation of m1 muscarinic acetylcholine receptors potently induced SRE-driven reporter gene activity in NIH 3T3 cells. In these cells, only the Gα12 family of heterotrimeric G protein α subunits strongly induced the SRE, while Gβ1γ2 dimers activated SRE to a more limited extent. Furthermore, our study provides strong evidence that m1, Gα12 and the small GTP-binding protein RhoA are components of a novel signal transduction pathway that leads to the ternary complex factor-independent transcriptional activation of the SRE and to cellular transformation.

Long-distance transcriptional enhancement by the histone acetyltransferase PCAF

Enhancers are defined by their ability to stimulate gene activity from remote sites and their requirement for promoter-proximal upstream activators to activate transcription. Here we demonstrate that recruitment of the p300/CBP-associated factor PCAF to a reporter gene is sufficient to stimulate promoter activity. The PCAF-mediated stimulation of transcription from either a distant or promoter-proximal position depends on the presence of an upstream activator (Sp1). These data suggest that acetyltransferase activity may be a primary component of enhancer function, and that recruitment of polymerase and enhancement of transcription are separable. Transcriptional activation by PCAF requires both its acetyltransferase activity and an additional activity within its N terminus. We also show that the simian virus 40 enhancer and PCAF itself are sufficient to counteract Mad-mediated repression. These results are compatible with recent models in which gene activity is regulated by the competition between deacetylase-mediated repression and enhancer-mediated recruitment of acetyltransferases.

Basolateral Localization of the Caenorhabditis elegans Epidermal Growth Factor Receptor in Epithelial Cells by the PDZ Protein LIN-10

In Caenorhabditis elegans, the EGF receptor (encoded by let-23) is localized to the basolateral membrane domain of the epithelial vulval precursor cells, where it acts through a conserved Ras/MAP kinase signaling pathway to induce vulval differentiation. lin-10 acts in LET-23 receptor tyrosine kinase basolateral localization, because lin-10 mutations result in mislocalization of LET-23 to the apical membrane domain and cause a signaling defective (vulvaless) phenotype. We demonstrate that the previous molecular identification of lin-10 was incorrect, and we identify a new gene corresponding to the lin-10 genetic locus. lin-10 encodes a protein with regions of similarity to mammalian X11/mint proteins, containing a phosphotyrosine-binding and two PDZ domains. A nonsense lin-10 allele that truncates both PDZ domains only partially reduces lin-10 gene activity, suggesting that these protein interaction domains are not essential for LIN-10 function in vulval induction. Immunocytochemical experiments show that LIN-10 is expressed in vulval epithelial cells and in neurons. LIN-10 is present at low levels in the cytoplasm and at the plasma membrane and at high levels at or near the Golgi. LIN-10 may function in secretion of LET-23 to the basolateral membrane domain, or it may be involved in tethering LET-23 at the basolateral plasma membrane once it is secreted.